Carburo de cromo(II)

El carburo de cromo(II) es un compuesto cerámico que existe en varias composiciones químicas: Cr₃C₂ _{, Cr₇C₃} y _Cr₂₃C₆ . _En condiciones estándar , se presenta como un sólido _gris . Es extremadamente duro y resistente a la corrosión . También es un compuesto refractario , lo que significa que conserva _su resistencia incluso a altas temperaturas. Estas propiedades lo hacen útil como aditivo para aleaciones metálicas . Cuando los cristales de carburo de cromo se integran en la superficie de un metal, mejoran su resistencia al desgaste y a _la corrosión, y mantienen estas propiedades a temperaturas elevadas. La composición más dura y comúnmente utilizada para este fin es _Cr₃C₂ .

La forma mineral del compuesto Cr ₃ C ₂ es tongbaíta . ^{[ 3 ]} Isovita , (Cr,Fe)₂₃ °C₆ , es un mineral relacionado. Ambos son extremadamente raros. ^{[ 4 ]} Otro mineral de carburo rico en cromo esla yarlongita, Cr₄Fe₄NiC₄. ^{[ 5 ]}

Existen tres estructuras cristalinas diferentes para el carburo de cromo que corresponden a tres composiciones químicas distintas. Cr ₂₃ C ₆ tiene una estructura cristalina cúbica y una dureza Vickers de 976  kg/mm ^​​2 . ^{[ 6 ]} Cr ₇ C ₃ tiene una estructura cristalina hexagonal y una microdureza de 1336  kg/mm ^​​2 . ^{[ 6 ]} Cr ₃ C ₂ es la más duradera de las tres composiciones y tiene una estructura cristalina ortorrómbica con una microdureza de 2280  kg/mm ^​​2 . ^{[ 6 ]} Por esta razón, Cr ₃ C ₂ es la forma principal de carburo de cromo utilizada en el tratamiento de superficies.

La síntesis de carburo de cromo se puede lograr mediante aleación mecánica . En este proceso, el cromo metálico y el carbono puro en forma de grafito se introducen en un molino de bolas y se muelen hasta obtener un polvo fino. Una vez molidos, los componentes se prensan en forma de pastilla y se someten a prensado isostático en caliente . El prensado isostático en caliente utiliza un gas inerte, principalmente argón , en un horno sellado. Este gas presurizado aplica presión a la muestra desde todas las direcciones mientras el horno se calienta. El calor y _{la presión provocan la reacción del grafito y el} cromo metálico , formando carburo de cromo. Al disminuir el porcentaje de carbono en la mezcla inicial _, aumenta el rendimiento de las formas _Cr₇C₃ y Cr₂₃C₆ del carburo de cromo. ^{[ 7 ]}

Otro método para la síntesis de carburo de cromo utiliza óxido de cromo, aluminio puro y grafito en una reacción exotérmica autopropagada que procede de la siguiente manera: ^{[ 7 ]}

3Cr ₂ O ₃ + 6Al + 4C → 2Cr ₃ C ₂ + 3Al ₂ O ₃

En este método, los reactivos se muelen y mezclan en un molino de bolas. El polvo resultante se comprime en forma de pastilla y se coloca bajo una atmósfera inerte de argón. A continuación, la muestra se calienta. El calor puede proporcionarse mediante un hilo calefactor, una chispa, un láser o un horno. Se inicia la reacción exotérmica y el calor resultante la propaga por el resto de la muestra.

El carburo de cromo es útil en el tratamiento superficial de componentes metálicos. Se utiliza para recubrir la superficie de otro metal mediante una técnica conocida como proyección térmica . El polvo de Cr₃C₂ _se mezcla con níquel-cromo sólido. Esta mezcla se calienta a temperaturas muy elevadas y se proyecta sobre el objeto a recubrir _, donde forma una capa protectora. Esta capa es esencialmente un compuesto de matriz metálica , formado por partículas cerámicas duras de Cr₃C₂ _incrustadas en una matriz de níquel-cromo. La matriz contribuye a la resistencia a la corrosión del recubrimiento, ya que tanto _el níquel como el cromo son resistentes a la corrosión en su forma metálica. Tras la proyección del recubrimiento, la pieza recubierta debe someterse a un tratamiento térmico de difusión para obtener los mejores resultados en cuanto a la fuerza de acoplamiento con el metal base y la dureza.

Otra técnica utiliza carburo de cromo en forma de placas de recubrimiento. Se trata de placas de acero prefabricadas recubiertas de carburo de cromo, diseñadas para soldarse a estructuras o maquinaria existentes con el fin de mejorar su rendimiento.

El carburo de cromo se utiliza como aditivo en herramientas de corte fabricadas con carburos cementados para mejorar la dureza , evitando el crecimiento de granos grandes. ^{[ 8 ]} El componente principal en la mayoría de las herramientas de corte extremadamente duras es el carburo de tungsteno . El carburo de tungsteno se combina con otros carburos _, como el carburo de titanio, el carburo de niobio y el carburo de cromo, y se sinteriza junto con una matriz de cobalto. El Cr₃C₂ evita _la formación de granos grandes en el compuesto, lo que da como resultado una estructura de grano fino de dureza superior.

La formación indeseada de carburos de cromo en el acero inoxidable y otras aleaciones puede provocar corrosión intergranular .

• Inventario Nacional de Contaminantes - Hoja informativa sobre compuestos de cromo (III)